黑洞周围物质环绕的图示，突显了在X射线光下明亮发光的日冕。（图：NASA/Caltech-IPAC）
〔编译陈成良／综合报导〕美国加州理工学院（Caltech）天文研究团队运用最新X射线观测技术，首度成功描绘出黑洞「日冕」的真实形状。这项刊登于《天体物理期刊》（The Astrophysical Journal）的突破性发现，彻底改变了科学界对黑洞结构的认知。
就像观赏日全食时，我们能看见环绕月球边缘的璀璨光环（太阳日冕），黑洞周围也存在著类似的高温区域，称为黑洞日冕。虽然太阳日冕在地球上看来稀薄得近似真空，但其温度却高达数百万度，使其在日全食时清晰可见。然而，由于黑洞日冕通常被其他物质遮蔽，加上其光度常被吸积盘的强光掩盖，使得科学家过去难以直接观测这个神秘区域。
根据现有理论，活跃黑洞的结构包含三个主要部分：环绕黑洞的甜甜圈状气体与尘埃环、沿著黑洞旋转平面的吸积盘，以及从极区喷发出的近光速粒子喷流。这种结构能解释为何相同的活跃星系核（AGN）会因观测角度不同而呈现出不同样貌。在这个模型中，吸积盘最内层区域应存在一个极度稀薄但温度高达设摄氏数十亿度的超高温区域，这就是科学家苦寻多时的黑洞日冕。
科学新闻网站《Science Alert》报导，研究团队采用了类似观测太阳日冕的巧妙方法。他们运用NASA的X射线偏振探测器（IXPE），观测了多个被遮蔽黑洞，包括银河系中的天鹅座X-1和X-3，以及大麦哲伦星云中的LMC X-1和X-3。这些「遮蔽黑洞」的特点是，周围的气体和尘埃环会阻挡我们直接观测到吸积盘，就像月球在日全食时遮住太阳本体一样。
尽管无法直接观测到黑洞日冕，但科学家发现，由于日冕温度极高，会发射极高能量的X射线。这些X射线在与周围物质相互作用后会发生散射，部分散射光最终进入观测设备。透过分析这些散射X射线的偏振特性，研究团队意外发现黑洞日冕并非如太阳日冕呈现球状，而是采取与吸积盘相似的盘状结构。
这项突破性发现不仅有助于科学家完善黑洞理论模型，更能帮助我们理解黑洞如何吞噬物质，以及遥远星系中活跃星系核的运作机制。透过对黑洞日冕的深入研究，天文学家将能更全面地了解宇宙演化过程，以及黑洞在宇宙结构和能量运作中扮演的关键角色。研究团队表示，未来将继续利用更先进的观测设备，深入研究黑洞日冕的物理特性，期待能揭开更多宇宙运作的奥秘。
